[發明專利]一種具有節水綠化灌溉功能的路燈

有效

• 申請號: 202110243121.9
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113016574B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 周瑞平;陳靜若;申奧;殷芳銳;孫心圯
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: A01G25/02
• 分類號: A01G25/02;A01G25/16;F21S9/03;F21V33/00;F21W131/103
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

1.一種具有節水綠化灌溉功能的路燈，其特征在于：該路燈包括：

中空的燈桿桿身；

一對照明燈頭，設置于所述燈桿桿身的兩側，用于照明；

太陽能電池板，設置于所述燈桿桿身的頂部，用于收集太陽能為該路燈提供能源；

水管，設置于所述燈桿桿身的內部，連接有水源；

一對綠化帶噴灌噴頭，設置于所述燈桿桿身的底部，與所述水管連接，用于對植物進行噴灌；

電磁閥，設置于所述水管上，作為水管的開關控制水的流通；

自適應的神經網絡控制器，與所述電磁閥連接，用于控制電磁閥的開關；

蓄電池，設置于所述燈桿桿身的內部，通過線纜與所述照明燈頭、太陽能電池板以及自適應的神經網絡控制器連接，用于收集太陽能電池板由太陽能轉化的電能，并向照明燈頭和自適應的神經網絡控制器供電；

所述自適應的神經網絡控制器包括基于自適應的神經網絡模糊控制的模糊蒸散量估算系統、模糊灌溉控制系統以及模糊灌溉系統；其中模糊蒸散量估計系統通過預設的模糊規則估算植物前日的蒸散量，模糊灌溉控制系統根據土壤參數得到灌水定額，模糊灌溉系統根據灌水定額、灌水系數、根部保護系數以及降水限制系數得到灌水量；

所述模糊蒸散量估算系統的預設的模糊規則計算過程具體為：選取影響植物蒸散量的因素：日照時數、相對濕度、溫度以及風速中的任意兩個影響因素組成影響因素對，通過Penman-Montieth方程計算各影響因素對得到的蒸散量誤差大小，將誤差最小的影響因素對中的兩個影響因素作為主要影響因素，并將該影響因素對作為輸入變量，分別計算三角隸屬函數、梯形隸屬函數、廣義鐘型隸屬函數、高斯隸屬函數、pi型隸屬函數、差型sigmoidal隸屬函數以及積型sigmoidal隸屬函數的結果，選取其中誤差最小的隸屬函數，結合主要影響因素，最終得到模糊蒸散量估計系統的模糊規則。

2.根據權利要求1所述的具有節水綠化灌溉功能的路燈，其特征在于：所述模糊灌溉控制系統根據土壤參數設定有灌水定額h；

上式中b_s為土壤干容重，c為土壤深度，γ₁、γ₂分別為土壤含水量的最大值和最小值，m為土壤利用水系數。

3.根據權利要求1所述的具有節水綠化灌溉功能的路燈，其特征在于：所述模糊灌溉系統將灌水定額h、灌水系數α₁、根部保護系數α₂以及降水限制系數α₃相乘得到灌水量，再將灌水量乘以灌溉面積得到總灌水量。

4.根據權利要求3所述的具有節水綠化灌溉功能的路燈，其特征在于：所述灌水系數α₁由MATLAB的模糊推理工具得到，輸入土壤有效含水量的范圍值、植物前日的蒸散量以及灌水系數α₁的取值范圍[0,1]，建立灌水系數α₁的模糊規則，并解模糊得到灌水系數α₁；

其中土壤有效含水量：

ASW＝10b_scθ

式中b_s為土壤干容重，c為土壤深度，θ為土壤含水率；其中土壤含水率通過土壤濕度傳感器讀數得到；土壤有效含水量根據灌溉地區和植物類別設定有一閾值，當實際土壤有效含水量高于該閾值時，作為輸入的土壤有效含水量取該閾值。

5.根據權利要求3所述的具有節水綠化灌溉功能的路燈，其特征在于：所述根部保護系數α₂使灌水量低于一確定閾值，用于使土壤濕度處于適宜范圍內的較低值，有利于植物根系向深處發展。

6.根據權利要求3所述的具有節水綠化灌溉功能的路燈，其特征在于：所述降水限制系數α₃的計算過程為：當日降水量超過了當日土壤含水量的最大值時，令降水限制系數α₃的值為0；其中當日土壤含水量等于前日土壤含水量減去前日植物蒸散量加上前日灌水量以及前日降水量。